ویژگی های فرآیند اکستروژن داغ تیتانیوم و مواد آلیاژ تیتانیوم

عوامل اصلی موثر بر جریان فلز در حین اکستروژن:

(1) روش اکستروژن. اکستروژن معکوس دارای جریان فلز یکنواخت تری نسبت به اکستروژن رو به جلو، اکستروژن سرد دارای جریان فلز یکنواخت تری نسبت به اکستروژن گرم است و اکستروژن روغن کاری شده دارای جریان فلز یکنواخت تری نسبت به اکستروژن بدون روغن کاری است. تأثیر روش اکستروژن با تغییر شرایط اصطکاک حاصل می شود.

(2) دمای اکستروژن. هنگامی که دمای اکستروژن افزایش می یابد و مقاومت تغییر شکل بیلت کاهش می یابد، جریان ناهموار فلز تشدید می شود. در طی فرآیند اکستروژن، اگر دمای گرمایش سیلندر اکستروژن و قالب خیلی کم باشد و اختلاف دمای فلز بین لایه بیرونی و لایه مرکزی زیاد باشد، عدم یکنواختی جریان فلز افزایش می‌یابد. هرچه رسانایی حرارتی فلز بهتر باشد، توزیع دما در سطح انتهایی بیلت یکنواخت تر است.

(3) استحکام فلز. هنگامی که شرایط دیگر برابر باشد، هر چه استحکام فلز بیشتر باشد، جریان فلز یکنواخت تر می شود.

(4) زاویه مرگ. هر چه زاویه قالب بزرگتر باشد (یعنی زاویه بین سطح انتهایی قالب و محور مرکزی)، سیالیت فلز ناهموارتر می شود. هنگامی که قالب چند سوراخه برای اکستروژن استفاده می شود، سوراخ های قالب به طور معقولی چیده می شوند و جریان فلز تمایل به یکنواختی دارد.

(5) درجه تغییر شکل. اگر درجه تغییر شکل خیلی بزرگ یا خیلی کوچک باشد، جریان فلز ناهموار خواهد بود.

(6) سرعت اکستروژن. با افزایش سرعت اکستروژن، ناهمگنی جریان فلز افزایش می یابد.

مطالعه دینامیک جریان فلز آلیاژهای تیتانیوم صنعتی نشان می‌دهد که رفتار جریان فلزات در ناحیه دمایی مربوط به حالت‌های فاز مختلف هر آلیاژ بسیار متفاوت است. بنابراین، یکی از عوامل اصلی مؤثر بر ویژگی‌های جریان اکستروژن تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم، دمای گرمایش بیلت است که حالت گذار فاز فلزی را تعیین می‌کند.

جریان فلز زمانی که در دمای ناحیه فاز a یا a+P اکسترود می شود یکنواخت تر از دمای ناحیه فاز p است. دستیابی به کیفیت سطح بالا برای محصولات اکسترود شده بسیار دشوار است. تا به حال، فرآیند اکستروژن آلیاژهای تیتانیوم باید از روان کننده استفاده می کرد. دلیل اصلی این است که تیتانیوم با مواد قالب بر پایه آهن یا آلیاژ نیکل در دمای 980 درجه و 1030 درجه یک یوتکتیک یوتکتیک تشکیل می دهد که باعث سایش شدید قالب می شود. هنگامی که از روان کننده گرافیت استفاده می شود، خطوط خراش طولی عمیقی روی سطح محصول ایجاد می شود که نتیجه چسبیدن تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم به قالب است. هنگام اکسترود کردن پروفیل ها با روان کننده های شیشه، یک نوع جدید از نقص "ترشی" می تواند ایجاد شود، یعنی ترک در لایه سطحی محصول. بررسی ها نشان داده است که ظاهر «پاک مارک» به دلیل رسانایی حرارتی کم تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم است که باعث می شود لایه سطحی بیلت به شدت سرد شود و انعطاف پذیری آن به شدت کاهش یابد.